磁通量傳感器在橋梁健康監測中的應用？
壹、磁通傳感器的測量原理
鐵磁材料受到外力時，內部產生機械應力或應變，相應地引起磁化強度的變化，即產生磁致彈性效應。通過建立磁化強度和應力之間的關系，可以檢測鐵磁材料中的應力。可行的應力檢測方法是在被測構件上纏繞兩個線圈，壹個初級線圈，壹個次級線圈，將被測材料作為線圈的核心進行測量。如果在初級線圈兩端施加交流勵磁信號，就會產生隨時間變化的交變磁場。根據法拉第電磁感應定律，次級線圈中會產生感應電動勢:
Vind(t)=-N(1)
穿過線圈的磁通量沿著被測零件的方向。在測試過程中，被測部分可能不會完全充滿線圈，所以總磁通量由兩部分組成:穿過空氣的磁通量和穿過試件的磁通量。感應電壓為:
Vind(t)=-NH((2)
式中，和分別是空氣和試件占據的線圈表面積。是空氣的滲透性。如果感應電壓對時間進行積分，則輸出電壓對時間的平均值為:
Vout=-inddt=[+ds](3)
其中，H和B分別為磁場強度和磁通密度在時間間隔(t2-t1)內的變化，同時電流從0增加到Ia。Ia對應的磁場強度為Ha，磁導率要在磁場強度為Ha時測量。如果線圈的匝數很大且排列緊密，即使有鐵芯，線圈中的磁場也幾乎是均勻的。因此，等式(3)可以簡化為:
Vout=()](4)
其中，S0是線圈的總橫截面積，Sf是樣本的橫截面積，t是RC電路的時間常數。在線圈中沒有放置試件的情況下，輸出電壓隨時間變化的積分為:
V0=(5)
根據等式(4)和等式(5)
=[1+(-1)](6)
然後是相對滲透率
=1+(-1)(7)
擬合相對磁導率與索力(或應力)之間的關系，可以用來測量鐵磁材料的內部張力。
利用上述原理制成磁通傳感器，其結構如圖1所示，由壹次線圈和二次線圈組成。當脈沖電流作用於初級線圈時，鐵磁材料被磁化，會在鋼芯試樣的縱向產生壹個脈沖磁場。由於相互感應，在次級線圈中產生感應電壓，感應電壓與施加的磁通量成正比。對於任何壹種鐵磁材料，在實驗室中進行應力和溫度下的多組試驗，可以建立磁導率變化與結構應力和溫度的關系，可以用來測量用這種材料制成的構件的內力。
2.海河大橋磁通傳感器的應用設計
海河大橋的主梁自重和車輛荷載由纜索承擔，纜索特別容易疲勞和腐蝕破壞，其使用壽命往往比其他橋梁構件短。然而，拉索是橋梁中的重要構件，起著牽拉和啟動全身的作用，因此準確及時地掌握拉索的內力及其變化特征至關重要。
為了監測站內的變化，當斜拉索發生破壞時，可以通過安裝索力監測系統的傳感器進行及時監測。在該系統中，選擇了壹些斜拉索來監測長、中、短索。
索的索力可以用動態法、光纖光柵智能索和磁通傳感器來測試，其中振動法應用較為廣泛，對長索精度較好，但對短索誤差較大。磁通技術測試精度高，但成本高，數據采集系統復雜，對傳輸線要求高。光纖光柵智能電纜可以精確測量電纜的應變，但對成品電纜的生產和運輸要求較高。在該方案中，磁通量傳感器用於監測電纜的索力，從而直接評估電纜的安全性。全橋共有74根斜拉索，其中傳感器布置在24根拉索中。
索力分析:主要包括基於振動法的索力識別、索力極值分析和基於索力應變監測的疲勞損傷分析。根據索力極值和疲勞損傷進行預警。
三、數據采集系統
數據采集系統采用兩種方式:門限和定時。本設計如下:橋梁結構運營初期，采用24小時連續采用的策略；運營30天後，對數據進行分析，揭示橋梁結構的實際受力特征和規律。根據橋梁結構的實際受力特點和規律，確定觸發采集系統的閾值和定時采集的具體時間段。
數據采集系統的設計考慮了數據采集系統的總體架構、軟件、硬件和數據采集策略。橋不是很長，信號衰減不明顯，所以用壹個數據采集站進行集中數據采集。數據采集站塔梁結合處位於主梁橋面上。為了保證監測儀器的正常工作，必須保持24小時不間斷供電。
數據采集策略分為動態采集和靜態采集。數據采集系統需要采用閾值和定時，采樣頻率會根據橋梁結構的計算結果確定，但要保證數據有區間實時對應。
數據處理與控制子系統完成監測數據的驗證、結構化存儲、管理和可視化以及監測采樣的控制。數據處理和控制子系統在整個系統中起著重要的作用，它有以下幾個項目:(1)監測數據的驗證；數據的初步分析；數據的結構化、存儲、查詢和可視化；能夠響應後續功能模塊的數據請求；可以控制傳感器子系統的采樣。
四。結論
海河大橋健康檢查，38組，每組2根斜拉索，24根斜拉索安裝磁通傳感器，索力傳感器全部安裝在錨下，其中磁通傳感器安裝在索廠。磁通傳感器安裝在電纜的下預埋管內，選用整束磁通傳感器，直接套在電纜體外。磁通量傳感器可以有效地監控吊索的安全性。系統采集的數據可以通過光纖傳輸到海河大橋的監控室，大大減輕了橋梁管理者的負擔，為橋梁管理提供了數據。監控中心收到實時數據後，根據設定的預警閾值進行分級報警監控。
更多工程/服務/采購招標信息，提高中標率，可點擊官網客服底部免費咨詢:/#/？source=bdzd